上海崇明岛水杉人工林生物量方程构建及固碳潜力研究

水杉(Metasequoia glyptostroboides)因其生长快递、冠型优美、适应性强等特点,成为亚热带和温带地区最重要的用材林和景观林树种之一。在本研究中,以上海崇明岛东平国家森林公园不同龄级水杉林分为研究对象,构建水杉人工林异速生长方程,估测幼龄林(8年生)、中龄林(15年生)、成熟林(30年生)3个不同年龄阶段林分地上部分生物量、碳储量和年固碳量,并比较不同龄级林分的固碳能力。结果显示,水杉地上部分生物量及干、枝、叶部分生物量与胸径呈显著指数关系(r2=0.89～0.99,P<0.001)。2011年,水杉幼龄林、中龄林和成熟林地上部分生物量分别为13.11、29.76和64.93t/hm2,地上部分年固碳量分别为3.57、2.41和1.52t/hm2/a。对比相关研究发现,降雨量的差异可能是我国不同地区水杉生物量差异的主要因素。研究结果将为华东地区乃至全国营造和经营管理水杉人工林,尤其是水杉碳汇林,提供基础数据和理论依据。

上海崇明岛不同施肥条件下的稻田温室气体排放格局

在上海崇明岛稻田里设置3个水平(当地正常水平,该水平的70%和50%)的施肥处理进行试验,利用静态箱/气象色谱监测体系,对3种温室气体(CO2、CH4以及N2O)进行动态监测,分析温室气体的排放量和变化规律,探讨土壤温湿度以及有机质对土壤温室气体排放通量的影响,寻求在不影响产量的条件下,减少温室气体排放的施肥措施。研究表明,施肥水平显著影响CH4和N2O的排放通量,CO2排放量与水稻生长特性有密切关系;施肥水平的提高没有促进土壤有机质的积累。在70%施肥水平下,样地的干物质积累及实际产量与100%施肥水平未有显著差异,且土壤温室气体排放量显著降低。本文结论可对农田生态系统固碳及降低农田温室气体的排放提供科学依据。

森林土壤黑碳:功能、储量和测定方法

土壤黑碳化学性质稳定,不易分解,在长期时间尺度上具有重要的固碳作用。由于每年都有大面积的天然森林火灾和人为用火的发生,在全球森林生态系统中,形成了大量的土壤黑碳。相对于大气、农业土壤黑碳研究,森林土壤黑碳的研究工作起步晚,个案研究数据较少,影响着我们在区域和全球尺度上对森林碳汇功能的准确评价,也影响着对森林土壤黑碳生态功能的了解。在综述相关文献的基础上,本文介绍了目前世界上森林土壤黑碳的主要研究结果、研究方法以及在我国的研究现状,以便促进我国森林土壤黑碳领域工作的深入开展。

上海常见绿化树种叶片上PM_(2.5)干沉降速率及影响因素

利用城市的绿化和植被来削减大气中细颗粒物(PM2.5)污染,是城市应对大气污染的措施之一.本研究首先通过强风吹脱的方法,在不同季节测定了上海市15种常见园林树种叶片表面的PM2.5干沉降速率,并且对各植物叶片的蜡质含量、表面粗糙度和表面自由能等参数进行了测定,建立回归模型,研究植被滞尘能力与植物叶片自身特性的关系.结果表明,广玉兰、圆柏和罗汉松等树种的叶片具有较高的PM_(2.5)干沉降速率,滞尘能力较强;叶片蜡质含量、表面自由能色散分量、表面自由能极性分量、轮廓算术平均偏差(Ra)这4项指标对于常绿树种的滞尘能力具有显著影响;叶片的表面自由能极性分量对落叶树种具有显著性影响;各指标对针叶树种都不具有显著影响.因此,为提高植物对大气的净化作用,可选滞尘能力较好用针叶树种的和紫叶李、广玉兰以及槐等阔叶树种.

基于UFORE模型的上海城市森林对大气PM_(2.5)的削减量估算

细颗粒物(PM_(2.5))是城市大气污染的重要来源,严重威胁居民健康。城市森林可以通过削减大气中的PM_(2.5)来提升空气质量,为城市环境提供重要的生态系统服务,本文采用美国农业部开发的UFORE(Urban Forest Effect)模型的核心方法,估算了上海城市森林对大气中PM_(2.5)的削减量。结果显示,2013年上海城市森林对大气PM_(2.5)削减总量为442.4t,小时浓度削减量为0.44μg/m^3,大气中PM_(2.5)浓度的改善率为0.07%。2013年上海不同类型林分PM_(2.5)削减量排序为常绿针叶林(290.6t)>落叶林(76.1t)>混交林(56.6t)>常绿阔叶林(18.9t)。本文的研究结果可为城市大气污染防控和宜居城市建设提供理论依据。

上海市主要粮食作物的比较优势分析

在对传统的仅考虑效率比较优势和规模比较优势的农作物综合比较优势理论分析研究的基础上,引入地区劳动力优势指数、农业机械化优势指数和市场设施优势指数,将传统理论予以扩展使其可更为全面、客观地反映地区某农作物的比较优势。在此基础上,本文应用近6年来国家和上海市农业统计年鉴数据和《第二次农业普查主要数据公报》,分别计算了传统及改进后的上海市主要粮食作物综合比较优势均值,并进一步对上海郊区主要粮食作物种植的结构调整和规模效益优化工作给出了一些建议。

修复过程中盐渍化土壤的光谱特征分析（英文）

该研究跟踪山东东营盐渍化土壤（盐分主要以氯化钠为主）的微生物修复盆栽实验,分析研究修复过程中土壤理化性质的改良以及相应的光谱特征变化。基于对修复过程中不同阶段土壤盐分含量（SSC）和Na^＋,Cl^-等理化指标的化学分析及其同步的光谱测试,采用平均值降维方法,相关系数与决定系数相结合的方式,通过逐步缩小采样间隔,分析了土壤在微生物修复过程中盐分和盐分离子含量变化及其光谱响应的最佳波段和特征。结果表明,土壤在不同处理的微生物修复过程中,全波段平均光谱反射率与SSC的变化趋势和幅度几近一致,与Cl^-含量变化趋势和幅度完全一致。在光谱测试的全波段范围内,SSC及盐分离子含量与光谱反射率呈显著正相关,在近红外波段的反射率变化尤为显著。在此基础上,基于调整光谱采样间隔方法分析获得的盐分及其离子含量最佳光谱响应波段反射率,建立了土壤光谱反射率与盐分含量及其离子含量的关系模型。其中SSC的最佳响应波段1 370-1 445和1 447-1 608nm,Cl^-,Na^＋的最佳响应波段分别为1 336-1 461和1 471-1 561nm,建立的模型其R^2最高值达到了0.95,RMSEC,RMSEP最大值分别为1.076和0.591。不同处理的土壤微生物修复结果的显著性统计分析及其相应的光谱特征变化,充分显示了土壤盐分含量的光谱响应特征及其敏感性,对发展基于高光谱的土壤盐渍化快速分析诊断方法具有重要意义。

上海外环林带女贞人工林生态系统碳储量

提高林分碳储量估测精度，对于研究区域尺度上森林固碳功能具有重要的意义。本文以上海外环林带女贞（Ligustrum lucidum）人工林为研究对象，构建了女贞立木及各器官（根、干、皮、枝、叶）生物量方程，并对9年生女贞人工林乔木层、地表枯落物层和土壤层（0～100 cm）碳储量进行了估测。结果表明，女贞立木及各器官生物量方程拟合效果较好（R2〉0.9, P＜0.01）。女贞人工林生态系统总碳储量为169.89 t·hm-2，其中林分乔木层碳储量为10.48 t·hm-2，地表枯落物层碳储量为1.54 t·hm-2，林分土壤（0～100 cm）碳储量所占比例最大，为157.7 t·hm-2。在女贞人工林乔木层生物量中，树干占林木生物量的比例最大（40%），其次分别为枝（20%）、根（15%）、叶（11%）和皮（4%）。

基于PLSR的土壤δ^(13)C含量光谱特性

为探究土壤δ13C含量光谱特性,对庐山土壤进行VIS-NIR光谱测试和响应特征分析,分别使用相关性分析和逐步缩小采样间隔的方法确定了δ13C含量光谱响应最佳波段,应用PLSR构建了δ13C含量与光谱反射率的关系模型。结果表明:土壤中的δ13C含量随着土壤海拔高度的增加而增加,在同一海拔下δ13C含量随土壤深度的增加而降低。δ13C的光谱特性与有机质的光谱特性具有较好的一致性,其光谱反射率均与δ13C含量呈负相关关系;580~800nm波段为δ13 C含量的敏感波段,在该波段所建模型优于以全波段的光谱反射率为自变量的关系模型。

黄浦江上游主要树种水源涵养林生态系统碳储量

研究林分碳储量对了解一个地区森林生态系统服务功能和碳汇林分经营具有重要意义。本研究以上海黄浦江上游水源涵养林杜英、香樟、马褂木和黄山栾树等4个主要树种为对象,构建了4个树种林木生物量方程,并对4个树种林分生物量(乔木层、凋落物层)碳储量和土壤碳储量进行了估测。结果表明,4个树种的胸径-生物量方程拟合效果较好(R2>0.9)。9年生人工林生态系统总碳储量分别为杜英117.32t·hm-2、香樟127.38t·hm-2、黄山栾树80.93t·hm-2、马褂木105.87t·hm-2。在杜英、香樟、黄山栾树和马褂木林总碳储量中,乔木层碳储量所占比例分别为35.1%、44.6%、35.2%和19.0%,凋落物层碳储量所占比例分别为1.2%、1.9%、1.2%和0.6%,土壤碳储量(0～40cm)所占比例分别为63.7%、53.5%、63.6%和80.4%。这些人工幼龄林现在处于快速生长阶段,具有较高的固碳潜力。

目标波谱特征曲线遥感反演构建的光谱分辨率研究

目标反射波谱特征曲线记录了目标对不同波段电磁波的反射强度变化。目标反射波谱特征曲线的获取与构建是遥感基础研究的重要内容。除了高精度光谱仪实测外，目标的反射波谱特性曲线一般通过遥感反演构建的方法获取。而根据不同地面目标的光谱反射特性，确定目标反射波谱特征曲线的光谱分辨率是实现构建无失真遥感反演的关键。本文从信息论的角度提出了该问题的解决方法，并进行了实验验证。

不同粒径土壤的光谱特征差异分析

通过野外采集土样,研磨后获取不同粒径(2、1、0.5、0.25、0.15和0.05 mm)土壤,在暗室内进行光谱测定。分别采用光谱数据微分变换和连续统去除的方法,研究不同粒径土壤的光谱特征差异,探索不同粒径处理对土壤光谱特征的影响。结果表明:不同粒径土壤的平均光谱反射率在全波段、可见光、红外波段都随土壤粒径的减小而增加;土壤光谱反射率与土壤粒径呈负相关关系。微分变换放大了某些在原始光谱数据中比较隐晦的信息。可见光、全波段平均反射率均在土壤粒径<0.25 nm时,呈现出更明显的增长趋势,而红外波段则在土壤粒径<0.15 mm时,增长趋势更为明显;土壤光谱在450和490 nm处的吸收峰值随土壤粒径的减小呈多项式分布;土壤全波段光谱反射率随着粒径的减小呈幂函数增长。